Budou lidské orgány tisknout 3D tiskárny?

Helena Vrecková  |  Věda

Možnosti 3D tisku jsou nyní rozšířené o práci s kmenovými buňkami. Stavba lidských orgánů je tak téměř na dosah.

3D tisk je stále ještě velmi diskutovanou technologií. Malé jednoduché 3D tiskárny jsou skutečně již běžně k sehnání a není problém si na nich doma tisknout drobné předměty. Tím však potenciál tohoto tisku nekončí. Jak jsme již psali v článku Netušené možnosti 3D tisku, je tisk trojrozměrných objektů velmi variabilním odvětvím.

Práci s tímto tiskem se nebrání ani mnohé vědecké laboratoře. Již před téměř dvěma lety proběhla vědeckým světem zpráva o tisku lidských tkání (článek k tématu). Vědci byli schopni předvést tisk lidského ucha. Materiál k tisku však nebyl čistě buněčný, skládal se totiž z hydrogelu s alginátem ve spojení s živými buňkami. Alginát měl zajistit dostatečnou pružnost a pevnost výsledného materiálu.

Není tisk jako tisk

Od této studie se však vědecký výzkum ještě dále posunul. Vědci již dokázali tisknout trojrozměrné struktury z pevných buněčných kultur, jako jsou buňky kostní dřeně či kůže. Materiál tvořený těmito buňkami je sice dostatečně pevný a odolný, avšak není dostatečně flexibilní. Vědci se tedy rozhodli vypracovat techniku, která by umožnila manipulaci s embryonálními kmenovými buňkami.

Embryonální kmenové buňky se nachází ve vnitřní buněčné mase raného embrya. Tyto buňky se mohou vyvinout v jakékoliv buňky lidského dospělého těla. Embryonální kmenové buňky jsou díky své variabilitě a široké škále využití u vědců velmi oblíbené.

Úkol manipulovat s embryonálními buňkami skrze 3D tisk se pro vědce z Heriot-Watt University stal opravdovou výzvou, neboť jsou tyto buňky velmi jemné a po aplikaci 3D tiskárnou nebyly kvůli poškození schopné života. Nakonec však nalezli způsob, jak docílit svého záměru.

Tisk jednotlivých kapek s embryonálními kmenovými buňkami speciální 3D tiskárnou. Zdroj: Heriot-Watt University
Tisk jednotlivých kapek s embryonálními kmenovými buňkami speciální 3D tiskárnou. Zdroj: Heriot-Watt University

Každá kapka pod dohledem

Vědci museli vytvořit přístroj, který bude schopen aplikovat embryonální kmenové buňky bez jejich poškození. Sestavili proto zvláštní nádrže na dva různé biologické materiály – bio-inkoust. Tlakem čerpadla pak byly buňky vedeny z nádrže do speciálních ventilů, obsahujících na konci tlakové trysky. Vědecký tým tak mohl přesně kontrolovat dávkování buněk v kapkách, a to i méně než 5 buněk na jednu kapku. Vědci tak mohli vytvořit shluky buněk o velikosti 0,25 mm až 0,6 mm v průměru.

Po testech se navíc potvrdilo, že 99 procent aplikovaných buněk bylo životaschopných. Také si zachovaly svou schopnost vývoje v libovolnou buňku v těle. Poprvé se tak vědcům potvrdilo, že manipulace s embryonálními kmenovými buňkami 3D tiskem je možná. A ačkoliv zatím vědci tiskli jen drobné shluky buněk různých tvarů (například logo univerzity), je jen otázkou času, kdy se skutečně budou tisknout celé orgány.

První krok byl učiněn. Vědci již znají potenciál manipulace s embryonálními kmenovými buňkami. Jak dlouho však potrvá, než se dostanou na úroveň tisku orgánů?
První krok byl učiněn. Vědci již znají potenciál manipulace s embryonálními kmenovými buňkami. Jak dlouho však potrvá, než se dostanou na úroveň tisku orgánů?

Léčení bez pokusných zvířat a bez dárců orgánů

Cílem této studie je využít možnosti tisknout lidské tkáně a orgány k testování nových léčiv a lékařských postupů. To by vědce oprostilo od testování nových léčiv na zvířatech. Přeci jen jsou testy na lidské tkáni vždy přesnější, než na laboratorních zvířatech. Také by to urychlilo celkový vývoj léčiv.

Do budoucna by pak vědci chtěli vylepšit techniku nynějšího tisku, aby byl vhodnější pro tisk orgánů, určených k transplantaci. Pro pacienta by se tak nemusel hledat vhodný dárce, ale stačilo by jen vytisknout nový orgán, u něhož by navíc odpadla možnost odmítnutí transplantátu tělem.

Avšak i u této studie se objevují jistá morální dilemata. Mnoha lidem se nelíbí fakt, že je zapotřebí využívat embryonální kmenové buňky. Je však třeba připomenout, že by díky tomuto postupu mohlo být omezeno využívání laboratorních zvířata k testům a pokusům. Také zde zůstává naděje, že by vědci následně manipulovali s indukovanými pluripotentními kmenovými buňkami, které se získávají z obyčejných buněk dospělých jedinců a jsou upraveny do podoby kmenových buněk.

Nejčtenější